Sintesis asid lemak di mana ia berlaku, enzim, peringkat dan reaksi

The sintesis asid lemak Ini adalah proses di mana komponen asas lipid yang paling penting dalam sel (asid lemak), yang mengambil bahagian dalam banyak fungsi selular yang sangat relevan dihasilkan.

Asid lemak adalah molekul alifatik, iaitu, ia pada dasarnya terdiri daripada atom karbon dan hidrogen bersatu antara satu sama lain lebih kurang linear. Mereka mempunyai kumpulan metil di salah satu hujung terminal mereka dan kumpulan karboksilik asid di sisi lain, yang mana mereka dipanggil "asid lemak".

Ringkasan sintesis asid lemak (sumber: mephist.Org/lesen/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)

Lipid adalah molekul yang digunakan oleh sistem biosintetik sel yang berbeza untuk pembentukan molekul lain yang lebih kompleks seperti:

• fosfolipid membran
• trigliserida untuk penyimpanan tenaga dan
• Sauh beberapa molekul khas yang terdapat di permukaan pelbagai jenis sel (eukariot dan prokariot)

Sebatian ini boleh wujud sebagai molekul linear (dengan semua atom karbon yang tepu dengan molekul hidrogen), tetapi rantai linear juga boleh diperhatikan dan dengan beberapa tepu, iaitu, dengan ikatan berganda antara atom karbonnya.

Asid lemak tepu juga dapat mencari rantai bercabang, yang strukturnya sedikit lebih kompleks.

Ciri -ciri molekul asid lemak adalah penting untuk fungsi mereka, kerana banyak bergantung kepada sifat fizikokimia molekul yang dibentuk oleh ini, terutama titik lebur mereka, tahap pembungkusan dan keupayaan mereka untuk pembentukan bicapas.

Oleh itu, sintesis asid lemak adalah perkara yang sangat terkawal, kerana ia adalah satu siri peristiwa berurutan kritikal untuk sel dari banyak sudut pandangan.

[TOC]

Di manakah sintesis asid lemak berlaku?

Dalam kebanyakan organisma hidup sintesis asid lemak berlaku di dalam petak sitosolik, sementara kemerosotannya berlaku terutamanya antara sitosol dan mitokondria.

Proses ini bergantung kepada tenaga yang terkandung dalam ikatan ATP, kuasa pengurangan NADPH (biasanya berasal dari laluan Penty Phosphate), biotin cofactor, ion bikarbonat (HCO3-) dan mangan ion mangan.

Dalam haiwan mamalia, organ utama sintesis asid lemak adalah hati, buah pinggang, otak, paru -paru, kelenjar susu dan tisu adipose.

Substrat sintesis segera daripada Novo Asid lemak adalah asetil-CoA dan produk akhir adalah molekul palmitat.

Boleh melayani anda: BHI AGAR: Apa, Yayasan, Penyediaan, Kegunaan

Acetyl-CoA berasal secara langsung dari pemprosesan perantara glukolitik, oleh itu diet yang tinggi karbohidrat menggalakkan sintesis lipid (lipogenesis) ergo, juga asid lemak.

Enzim yang mengambil bahagian

Acetyl-CoA adalah blok sintesis dua-karbon yang digunakan untuk pembentukan asid lemak, kerana beberapa molekul ini disertai secara berturut-turut kepada molekul malonl-CoA, yang dibentuk oleh karboksilasi asetil-CoA.

Enzim pertama laluan, dan salah satu yang paling penting dari sudut pandangan peraturannya, adalah orang yang bertanggungjawab terhadap karboksilasi asetil-CoA, yang dikenali sebagai acetyl-CoA carboxylase (ACC), yang merupakan enzimatik yang kompleks dibentuk oleh 4 protein dan menggunakan biotin sebagai cofactor.

Walau bagaimanapun, dan walaupun terdapat perbezaan struktur antara spesies yang berbeza, sintetik asid lemak enzim adalah yang bertanggungjawab terhadap tindak balas biosintetik utama.

Enzim ini, pada hakikatnya, kompleks enzimatik yang terdiri daripada monomer yang mempunyai 7 aktiviti enzimatik yang berbeza, yang diperlukan untuk pemanjangan asid lemak dalam "kelahiran".

7 aktiviti enzim ini boleh disenaraikan seperti berikut:

- ACP: Protein penghantar kumpulan acilo

- Acetyl-CoA-ACP transacetilasa (AT)

- β-cetoacil-ACP synthase (Ks)

- Malonyl-CoA-ACP Transferase (MT)

- β-cethoacil-ACP reductase (KR)

- β-hydroxyacil-ACP dehydratase (HD)

- Enoil-ACP Redtase (Er)

Dalam sesetengah organisma seperti bakteria, contohnya, kompleks asid lemak synthase dibentuk oleh protein bebas yang dikaitkan dengan satu sama lain, tetapi dikodkan oleh gen yang berlainan (sistem asid lemak sintetik jenis II).

Sintesis asid lemak yis (sumber: xiong, dan., Lomakin, i.B., Steitz, t.Ke. / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Walau bagaimanapun, dalam banyak eukariota dan beberapa bakteria multienzyme mengandungi beberapa aktiviti pemangkin yang dipisahkan ke dalam domain berfungsi yang berbeza, dalam satu atau lebih polipeptida, tetapi yang boleh dikodkan oleh gen yang sama (jenis asid lemak sintesis I).

Peringkat dan tindak balas

Kebanyakan kajian yang dijalankan berkenaan dengan sintesis asid lemak melibatkan penemuan yang dibuat dalam model bakteria, bagaimanapun, mekanisme sintesis organisma eukariotik juga telah dikaji dengan kedalaman beberapa kedalaman.

Adalah penting untuk menyebutkan bahawa sistem asid asid lemak jenis II dicirikan bahawa semua perantara acyl berlemak secara kovalen menyertai protein asid kecil yang dikenali sebagai protein pengangkutan acyl (ACP), yang mengangkut mereka dari satu enzim ke seterusnya.

Boleh melayani anda: Sistem ABO: Ketidakserasian, Warisan dan Bukti

Dalam eukariota, sebaliknya, aktiviti ACP adalah sebahagian daripada molekul yang sama, pemahaman bahawa enzim itu sendiri mempunyai tempat yang istimewa untuk kesatuan perantara dan pengangkutan mereka melalui domain pemangkin yang berbeza.

Kesatuan antara protein atau bahagian ACP dan ACIL berlemak.

1. Pada mulanya enzim karboksilase (ACC) acetyl-CoA bertanggungjawab untuk memangkinkan langkah pertama "komitmen" dalam sintesis asid lemak yang, seperti yang disebutkan, menyiratkan karboksilasi molekul asetil-CoA untuk membentuk perantara 3 atom karbon yang dikenali sebagai Malonyl-CoA.

Kompleks asid lemak synthase menerima kumpulan asetil dan malonil, yang mesti mengisi "tapak" tiol "dengan betul.

Ini pada mulanya berlaku untuk pemindahan acetyl-CoA ke kumpulan Cisteína SH dalam synthase β-Zo-Beakil-ACP, reaksi yang dikatalisis oleh transacetilas acetyl-CoA-ACP.

Kumpulan malonl dipindahkan dari Malonyl-CoA ke kumpulan SH protein ACP, peristiwa yang dimediasi oleh enzim transferase Malonyl-CoA-ACP, membentuk Malonyl-ACP.

2. Permulaan pemanjangan asid lemak pada kelahiran terdiri daripada pemeluwapan malonil-ACP dengan molekul asetil-CoA, tindak balas yang diarahkan oleh enzim dengan β-cethoacyl-acp aktiviti synthase. Dalam tindak balas ini, acetoacethyl-ACP dibentuk dan molekul CO2 dikeluarkan.
3. Reaksi pemanjangan berlaku dalam kitaran di mana 2 atom karbon ditambah pada masa yang sama, bahawa setiap kitaran terdiri daripada pemeluwapan, pengurangan, dehidrasi dan peristiwa pengurangan kedua:

- Pemeluwapan: Kumpulan asetil dan malonl dikembangkan untuk membentuk acetoacetyl-acp

- Pengurangan kumpulan karbonil: Kumpulan karbon karbon 3 dari acetoacetyl-ACP dikurangkan, membentuk D-β-hydroxybuteril-acp, reaksi yang dikatal oleh β-cethoacyl-acp-reductase, yang NADPH menggunakan sebagai penderma elektron.

- Dehidrasi: Hidrogen antara karbon 2 dan 3 molekul sebelumnya dikeluarkan, membentuk ikatan berganda yang berakhir dengan pengeluaran trans-Δ2-butenoil-acp. Tindak balasnya dipangkin oleh β-hydroxyacil-acp dehydratase.

- Pengurangan pautan berganda: ikatan berganda dari trans-Δ2-butenoil-ACP dikurangkan untuk membentuk butiril-ACP dengan tindakan reduktase kemarahan-ACP, yang NADPH juga menggunakan sebagai ejen pengurangan.

Ia boleh melayani anda: Chiapas Flora dan Fauna: Spesies Perwakilan

Untuk meneruskan pemanjangan, molekul malonl baru mesti menyertai bahagian ACP sintesis kompleks asid lemak dan bermula dengan pemeluwapan ini dengan kumpulan butyral yang terbentuk dalam kitaran pertama sintesis.

Struktur Palmitato (Sumber: Edgar181 / Domain Awam, melalui Wikimedia Commons)

In each elongation step a new Malonyl-CoA molecule is used to grow the chain in 2 carbon atoms and these reactions are repeated until the appropriate length is reached (16 carbon atoms), after which an enzyme liberase thioesterase Full fatty acid by hydration.

Palmitat kemudiannya boleh diproses oleh pelbagai jenis enzim yang mengubahsuai ciri -ciri kimia mereka, iaitu, mereka boleh memperkenalkan ketidakpastian, memanjangkan panjangnya, dll.

Peraturan

Seperti banyak laluan biosintetik atau degradasi, sintesis asid lemak dikawal oleh faktor yang berbeza:

- Ia bergantung kepada kehadiran ion bikarbonat (HCO3-), vitamin B (biotin) dan acetyl-CoA (semasa laluan awal laluan, yang membayangkan karboksilasi molekul asetil-CoA melalui perantara karboksyard biotin untuk membentuk Malonyl-CoA).

- Ia adalah laluan yang berlaku sebagai tindak balas kepada ciri -ciri tenaga selular, kerana apabila terdapat jumlah "bahan api metabolik" yang mencukupi, kelebihan ditukar menjadi asid lemak yang disimpan untuk pengoksidaan kemudian pada saat -saat defisit tenaga.

Dari segi peraturan enzim karboksilase acetyl-CoA, yang mewakili langkah pembatas keseluruhan laluan, ini dihalang oleh Palmitail-CoA, produk utama sintesis.

Pengaktif toostal, sebaliknya, adalah sitrat, yang mengarahkan metabolisme dari pengoksidaan ke sintesisnya untuk penyimpanan.

Apabila asetil-CoA dan kepekatan mitokondria ATP meningkat, sitrat diangkut ke sitosol, di mana ia begitu prekursor untuk sintesis sitosol asetil-CoA dan isyarat pengaktifan alkali untuk carboxylase asetil-CoA.

Enzim ini juga boleh dikawal oleh fosforilasi, peristiwa yang dipecat oleh tindakan hormon glukagon dan epinefrin.

Rujukan

1. McGenity, t., Van der Meer, J. R., & De lorenzo, v. (2010). Buku Panduan Mikrobiologi Hidrokarbon dan Lipid (P. 4716). K. N. Timmis (ed.). Berlin: Springer.
2. Murray, r. K., Granner, d. K., Mayes, ms. Ke., & Rodwell, v. W. (2014). Biokimia Illustrated Harper. McGraw-Hill.
3. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Prinsip Biokimia Lehninger (PP. 71-85). New York: WH Freeman.
4. NUMA, s. (1984). Metabolisme asid lemak dan peraturannya. Elsevier.
5. Rawn, j. D. (1989). Edisi Biokimia-Antarabangsa. North Carolina: Neil Patterson Publishers, 5.